第一章 概 論

1. 4C的含義是什么根吁？前3個C實際是第4個C的載體

• Computer 計算機(jī)
• Communication 通訊
• Consumption 消費類電子
• Content 內(nèi)容

2. 知識經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)特征：信息化、網(wǎng)絡(luò)化切黔、全球化

1. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史

• 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
• 網(wǎng)絡(luò)計算模式的發(fā)展

2. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義板乙、組成和用途

• OSI參考模型
• 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

3. 通信子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

• 服務(wù)

3.摩爾定律

每18個月芯片能力翻一番

4.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義是偷、組成和用途（簡單）

• 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

將地理位置不同、具有獨立功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)募逞，通過通信設(shè)備和線路連接蛋铆，由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享者。

• 分布式計算機(jī)定義

分布式計算機(jī)系統(tǒng)是由多臺計算機(jī)組成的系統(tǒng)凡辱，系統(tǒng)中各機(jī)無主次之分戒职，各機(jī)通過通信交換信息，資源為所有用戶所共享透乾，若干臺計算機(jī)可協(xié)作完成一個共同的任務(wù)洪燥。

★☆云計算

• 狹義云計算

指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需乳乌、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源捧韵。

• 廣義云計算

指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需汉操、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)再来。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的磷瘤，也可以是任意其他的服務(wù)芒篷，它具有超大規(guī)模、虛擬化采缚、可靠安全等獨特功效针炉。

5.通信子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

• 計算機(jī)網(wǎng)硬件

• 計算機(jī)系統(tǒng)
• 通信鏈路
• 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

• 計算機(jī)網(wǎng)功能

• 資源子網(wǎng)

提供訪問網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)的能力，由主機(jī)系統(tǒng)終端控制器和終端組成扳抽，資源管理篡帕。

• 通信子網(wǎng)

提供網(wǎng)絡(luò)的通信功能殖侵，即信息傳輸，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點镰烧、通信鏈路和信號變換器組成拢军。

• 通信子網(wǎng)拓?fù)?/h6>

1. 點對點信道通信子網(wǎng)

• 星形

這種結(jié)構(gòu)如圖9.6（a）所示，每一個節(jié)點都有一條單獨的鏈路與中心節(jié)
點相連怔鳖。任何兩個節(jié)點之間的通信都要經(jīng)過中心節(jié)點茉唉。它結(jié)構(gòu)簡單、容易建
網(wǎng)败砂、便于管理赌渣。但，由于通信線路總長度較長昌犹，成本高，如果中心節(jié)點出故
障將會引起全網(wǎng)癱瘓览芳，因而對中心節(jié)點的可靠性要求高斜姥。

• 環(huán)形

這種結(jié)構(gòu)如圖9.6（b）所示，把各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連成環(huán)狀沧竟，數(shù)據(jù)信息沿一個
方向傳遞铸敏，通過各中間節(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最后到目的節(jié)點悟泵。源節(jié)點可以選擇到
達(dá)國的節(jié)點較短路徑的方向發(fā)送數(shù)據(jù)杈笔。它結(jié)構(gòu)簡單，總路徑長度較短糕非，延遲
也固定蒙具。但容易由于某個節(jié)點出故障而破壞全網(wǎng)的通信，因而需要較復(fù)雜的
故障處理技術(shù)朽肥，且不易接入新節(jié)點

• 網(wǎng)形

這種結(jié)構(gòu)如圖9.6（c）（d）所示禁筏，可分為無規(guī)則形和有規(guī)則形的，而
且一個節(jié)點可取若干條路徑到達(dá)另一個節(jié)點衡招，所以可靠性高篱昔。

• 樹形

這種結(jié)構(gòu)如圖9.6（e）所示，各節(jié)點按層次進(jìn)行連接始腾，處于越高層次的
節(jié)點其可靠性要求越高州刽。這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但總線長度較短浪箭，成本較低穗椅，
容易擴(kuò)展。

2. 共享信道子網(wǎng)（資源競爭）
3. 總線通信子網(wǎng)山林、衛(wèi)星或無線電廣播通信子網(wǎng)房待、樹形邢羔、環(huán)形

• 網(wǎng)絡(luò)距離分
• 局域網(wǎng)（LAN）（≤1km）
• 城域網(wǎng)（MAN）（1km，10km）
• 廣域網(wǎng)（WAN）≥10km
• 網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)分：
  • 有線網(wǎng):同軸線桑孩、雙絞線拜鹤、光纖等物理介質(zhì)；無線網(wǎng)：衛(wèi)星流椒、微波等無線形式
• 通信速率分
• 低速網(wǎng) 300bps~1.4Mbps
• 中速網(wǎng) 1.4Mbps~45Mbps
• 高速網(wǎng)：45Mbps~1GMbps
• 控制方式分
• 集中式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
• 分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)敏簿；
• 使用范圍分
• 公眾網(wǎng)
• 專用網(wǎng)
• 規(guī)模進(jìn)行分
• 部門級網(wǎng)絡(luò) Deportment
• 企業(yè)級網(wǎng)絡(luò) Enterprise-wide
• 校園網(wǎng)絡(luò) Campus

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

共享資源、處理機(jī)間通信宣虾、提高可靠性惯裕、提供分布處理功能、集中管理绣硝、負(fù)載分擔(dān)蜻势、開辟大量新的服務(wù)項目、為實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信提供強(qiáng)有力的通信介質(zhì)鹉胖。

★☆網(wǎng)絡(luò)扁平化

扁平化實際上就是采用集中管理握玛，分散維護(hù)。
網(wǎng)絡(luò)扁平化是針對原來各地的網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)不清晰帶來的諸多問題的一個說法.扁平化就是簡化接入層和匯聚層的物理層次,使得網(wǎng)絡(luò)超著簡單明晰的結(jié)構(gòu)發(fā)展.

6. 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

• 體系結(jié)構(gòu)的概念

• 體系結(jié)構(gòu)的定義

將一個復(fù)雜的整體分成各種各樣的基本元素甫菠，然后研究它們之間的各種交互結(jié)構(gòu)挠铲。

• 在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中

層和協(xié)議的集合就是其體系結(jié)構(gòu)。

• 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為 (考慮分層時)
  • 物理結(jié)構(gòu)

指實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邏輯功能最優(yōu)分配的各種網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和設(shè)備寂诱。
- 邏輯結(jié)構(gòu)

指執(zhí)行各種網(wǎng)絡(luò)操作任務(wù)所需的功能拂苹。
- 軟件結(jié)構(gòu)

指網(wǎng)絡(luò)軟件的結(jié)構(gòu)，它們是在各網(wǎng)絡(luò)部件中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能的程序痰洒。

• 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及協(xié)議分層

• 定義

協(xié)議是用來描述進(jìn)程之間信息交換過程的一個術(shù)語瓢棒，由語義、語法和定時關(guān)系組成带迟。

• 語義

規(guī)定雙方工作內(nèi)容音羞，確定協(xié)議元素的類型（如：通信雙方的控制信息，執(zhí)行的動作和返回的應(yīng)答

• 語法

規(guī)定工作格式仓犬，確定協(xié)議元素的格式（如：數(shù)據(jù)和控制信息的格式）

• 定時關(guān)系 (時序)

規(guī)定工作順序嗅绰，確定通信過程中通信信息的變化。

• 網(wǎng)絡(luò)功能的分層

依其功能的強(qiáng)弱高低劃分搀继，較高層次建立在較低層次的基礎(chǔ)上窘面，網(wǎng)絡(luò)功能可分為Ｎ層

7. 各層協(xié)議的設(shè)計問題

建立連接、拆除連接叽躯、確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸?shù)姆较虿票摺⒉铄e控制、數(shù)據(jù)流量控制点骑、路徑選擇酣难、多路復(fù)用谍夭、信息的裝拆（長信息或非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)終端）

OSI參考模型定義

是由ＩSＯ提出的開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，它研究如何把開放式系統(tǒng)連接起來憨募。

OSI模型的分層原則

1. 根據(jù)功能的需要分層
2. 每層應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)一個定義明確的功能
3. 每層功能的選擇應(yīng)當(dāng)有助于制定國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議
4. 各層界面的選擇應(yīng)盡量減少跨過接口的信息量
5. 層數(shù)應(yīng)足夠多紧索，以避免不同的功能混雜在同層中，但不能太多菜谣，否則體系結(jié)構(gòu)會過于龐大

開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM與TCP/IP模型

|層|中文名|英文名|英|總述|TCP/IP|
|:---:|:---:|:---:||:---:||:---:|
|7|應(yīng)用層|Application Layer|A|高三層珠漂，資源子網(wǎng)|應(yīng)用層(應(yīng)用 進(jìn)程)|
|6|表示層|Presentation Layer|P|高三層，資源子網(wǎng)|應(yīng)用層(應(yīng)用 進(jìn)程)|
|5|會話層|Session Layer|S|高三層尾膊，資源子網(wǎng)|應(yīng)用層(應(yīng)用 進(jìn)程)|
|4|傳輸層|Transport Layer|T|傳輸接口|傳輸層|
|3|網(wǎng)絡(luò)層|Network Layer|N|低三層媳危，通信子網(wǎng)|IP層|
|2|數(shù)據(jù)鏈路層|Data Link Layer|DL|低三層，通信子網(wǎng)|網(wǎng)絡(luò)接口層|
|1|物理層|Physical Layer|PH|低三層冈敛，通信子網(wǎng)|網(wǎng)絡(luò)接口層|

總結(jié)

1. 上層向下層請求服務(wù)待笑，下層為上層提供服務(wù)
2. 同層之間是對等交互的關(guān)系
3. TCP/IP沒會話層，因為數(shù)據(jù)傳送是數(shù)據(jù)報

各層之間的作用

1. 物理層

通信上傳輸原始比特抓谴。主要處理機(jī)械滋觉、電氣、過程的接口齐邦，及物理層下面的物理傳輸介質(zhì)。

2. 數(shù)據(jù)鏈路層

把物理層傳輸原始比特的功能加強(qiáng)第租，傳分組數(shù)據(jù)措拇，使它對網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)為一條無錯線路。

3. 網(wǎng)絡(luò)層

關(guān)系到子網(wǎng)的運行控制慎宾，確定分組從源端到目的端的如何選徑丐吓，及如何解決擁擠現(xiàn)象，送數(shù)據(jù)包趟据。

4. 傳輸層

兩實體間建立端對端信道券犁，傳輸信息或報文（可分成報文分組）。本層提供兩端點之間的可靠汹碱、透明數(shù)據(jù)傳輸粘衬，端對端差錯控制（差錯檢測及恢復(fù)）、順序控制和流控制功能咳促，管理多路復(fù)用稚新。

5. 會話層

在兩實體間建立通信的伙伴關(guān)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換跪腹，完成一次對話連接褂删。本層提供兩實體間建立、管理和拆除對話連接的方法冲茸。如對話雙方的資格審查和驗證屯阀，收費方法缅帘，對話方向的交替管理，故障點定位及恢復(fù)等各種服務(wù)难衰。

6. 表示層

處理數(shù)據(jù)表示（代碼和格式）钦无、進(jìn)行轉(zhuǎn)換、消除網(wǎng)內(nèi)各實體間的語義差異召衔。本層執(zhí)行通用數(shù)據(jù)交換功能铃诬，提供標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口，公共通信服務(wù)苍凛。如數(shù)值計算的通解趣席、加密和解密，正文壓縮醇蝴，終端格式轉(zhuǎn)換（行長宣肚、顯示特性、字符集…）等悠栓。

7. 應(yīng)用層

負(fù)責(zé)應(yīng)用管理和執(zhí)行應(yīng)用程序霉涨。本層為用戶提供OSI的各種服務(wù)，管理和分配網(wǎng)絡(luò)資源惭适，建立應(yīng)用程序包笙瑟。如事務(wù)管理服務(wù)、文件傳送癞志，數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)往枷、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。主要由用戶或應(yīng)用決定凄杯。

OSI術(shù)語

• 實體

每一層中活躍的元素叫做實體错洁，實體分為軟件實體（進(jìn)程）和硬體實體（智能I/O）

• SAP(同實體)

服務(wù)訪問點SAP是N層向N+1層提供服務(wù)的地方，每個SAP對應(yīng)N+1層中的一個進(jìn)程戒突。

• 接口

相鄰兩層之間有一接口屯碴，由它定義本層的基本操作及向上一層提供的服務(wù)。

8. 服務(wù)定義

OSI模型中的每層的真正功能是對它的上層提供服務(wù)膊存。

服務(wù)種類有

• 數(shù)據(jù)文件的操作和重格式化
• 數(shù)據(jù)流的管理和文件傳送的確認(rèn)
• 建立导而、維護(hù)和終止通信；協(xié)議選擇
• 數(shù)據(jù)通信設(shè)備尋址
• 打開新的系統(tǒng)和關(guān)閉不用的系統(tǒng)
• 信息路徑選擇
• 系統(tǒng)資源管理

數(shù)據(jù)流

名詞解釋

• 服務(wù)原語(操作)
• Request 請求
• Indication 指示
• Response 響應(yīng)
• Confirm 證實

• (N)表示第N層
• (N)-PCI 表示第Ｎ層協(xié)議控制信息單元
• (N)-PDU 表示第Ｎ層協(xié)議數(shù)據(jù)服務(wù)單元
• (N-1)-SDU 表示第Ｎ層PDU已送到N-1層,即為N-1層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元

服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系膝舅？★

1. 服務(wù)是各層向它的上層提供的一組操作嗡载，描述兩層之間的接口，下層是服務(wù)提供者仍稀，上層是服務(wù)用戶洼滚。
2. 協(xié)議定義的是同層對等實體間交換的幀、分組和報文的格式和意義的一組規(guī)則技潘。
3. 協(xié)議關(guān)系到服務(wù)的實現(xiàn)遥巴，但對服務(wù)的用戶來說是不可見的千康。

數(shù)據(jù)流關(guān)系

數(shù)據(jù)流關(guān)系

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的封閉和解封

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的封閉和解封

完整的OSI數(shù)據(jù)傳遞與流動過程

完整的OSI數(shù)據(jù)傳遞與流動過程

8. 網(wǎng)絡(luò)計算模式的發(fā)展 ( C/S 和 B/S 比較)

• 以大型機(jī)為中心的計算模式
• 工作原理

該模式以大型機(jī)為中心，系統(tǒng)采用分時共享模式铲掐，所有用戶通過連線把簡單的終端接到主機(jī)或一個終端控制器上

• 特點

系統(tǒng)采用嚴(yán)格的控制和廣泛的系統(tǒng)管理拾弃、性能管理機(jī)制。該模式利用主機(jī)的能力來進(jìn)行應(yīng)用摆霉，采用無智能的終端來對應(yīng)用進(jìn)行控制豪椿。

• 以服務(wù)器為中心的計算模式
• 工作原理

該模式是以服務(wù)器為中心(server-centric)，提供網(wǎng)絡(luò)資源共享携栋。這一模式向單個用戶提供靈活的服務(wù)搭盾，但管理控制和系統(tǒng)維護(hù)工具的功能很弱。

• 特點

主要用于共享共同的應(yīng)用婉支、數(shù)據(jù)以及打印機(jī)鸯隅；這一模式是利用工作站的能力來運行所有應(yīng)用，用服務(wù)器的能力來作為外設(shè)的延伸向挖，如硬盤蝌以、打印機(jī)等。

• 客戶機(jī)／服務(wù)器計算模式(C/S)★
  • 工作原理

C/S應(yīng)用被分為前端（客戶）何之，和后端（服務(wù)器）跟畅。客戶運行在微機(jī)或工作站上溶推，而服務(wù)器部分以運行在從微機(jī)到大型機(jī)等各種計算機(jī)上碍彭。客戶機(jī)和服務(wù)器工作在不同的邏輯實體悼潭，但它們協(xié)同工作。

• 主要特點

系統(tǒng)使用了客戶機(jī)和服務(wù)器兩方的智能舞箍、資源和計算機(jī)能力來運行一個特定的任務(wù)舰褪，也就是說負(fù)載由客戶機(jī)服務(wù)器雙方共同承擔(dān)。

• 瀏覽器／服務(wù)器計算模式(B/A/S) ★
  客戶層+應(yīng)用服務(wù)層+數(shù)據(jù)層
  • 工作原理

將系統(tǒng)分為三層（或多層）疏橄，業(yè)務(wù)邏輯放在應(yīng)用服務(wù)層占拍，軟件的維護(hù)集中在應(yīng)用服務(wù)層，客戶端的維護(hù)就相對簡單多了捎迫，有利于軟件維護(hù)及系統(tǒng)管理晃酒。

• 主要特點

優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高了應(yīng)用系統(tǒng)的安全性窄绒、便于業(yè)務(wù)（事務(wù)）級權(quán)限管理
卓越的擴(kuò)展能力贝次、減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量和提高數(shù)據(jù)庫響應(yīng)速度、保護(hù)現(xiàn)有投資彰导、提高系統(tǒng)性能

9. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

• 定義

操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中一個系統(tǒng)軟件蛔翅，是這樣一些程序模塊的集合：它們管理和控制計算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源敲茄，合理地組織計算機(jī)工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強(qiáng)山析、使用方便的工作環(huán)境堰燎，從而在計算機(jī)與用戶之間起到接口的作用。

• 特征
• 網(wǎng)絡(luò)管理笋轨，支持網(wǎng)絡(luò)實用程序及其管理功能秆剪，如系統(tǒng)備份、安全管理爵政、容錯仅讽、性能控制等。
• 安全性和存取控制茂卦，對用戶資源進(jìn)行控制何什，并提供控制用戶對網(wǎng)絡(luò)的訪問的方法。
• 用戶界面等龙，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供用戶豐富的界面功能处渣，具有多種網(wǎng)絡(luò)控制方式。
• 網(wǎng)絡(luò)管理蛛砰，支持網(wǎng)絡(luò)實用程序及其管理功能罐栈，如系統(tǒng)備份、安全管理泥畅、容錯荠诬、性能控制等。
• 安全性和存取控制位仁，對用戶資源進(jìn)行控制柑贞，并提供控制用戶對網(wǎng)絡(luò)的訪問的方法。
• 用戶界面聂抢，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供用戶豐富的界面功能钧嘶，具有多種網(wǎng)絡(luò)控制方式。

example :網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)——產(chǎn)品 Windows Linux

10. 課后作業(yè)

1. OSI的第幾層分別處理下面各問題

Ａ. 把傳輸?shù)谋忍亓鲃澐譃閹?br> Ｂ. 決定使用哪條路徑通過子網(wǎng)
Ｃ. 解決鏈路出錯琳疏，引起數(shù)據(jù)傳輸失敗
Ｄ. 解決非標(biāo)準(zhǔn)終端聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)
Ｅ. 如何把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成適合傳輸介質(zhì)的信號

2. 在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)中有决，數(shù)據(jù)鏈路層以請求重傳輸損壞的幀的方式處理傳輸錯誤，假如幀損壞的概率P空盼，在確認(rèn)幀不會丟失的前提下书幕，要發(fā)送一個幀需要的平均傳輸次數(shù)是多少？

3. 為什么要建立網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)揽趾？

4. 闡述服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系台汇？